Myogenin基因的分子生物学综述

Vol115
,No11 :91 Feb12005
一个三代家系和二代家系的遗传图谱进行分析 ,结果表明该 基因座的等位基因的分离符合孟德尔分离定律 。对来自 10 个猪种且无血缘关系的 77 头猪进行检测 ,发现基因 A 的出现 频率为 0. 11 ,基因 B 的出现频率为 0. 89 。基因 B 以纯合子形 式出现在约克夏 、杜洛克 、汉普夏 、长白 、皮特兰 、巴克夏猪的
Molecular Biology of Myogenin Gene : A Rivie w
ZHOU Guo - li ,ZHU Qi ,WU Yu - hou , GUO Yan
(College of Life Science ,Liaocheng University ,Liaocheng 252059 ,P1R1China)
肌细胞生成素 (myogenin) 是成肌调节因子 MyoD 家族中最重要 MyoG基因定位到牛 16 号染色体上[8] 。
的成员之一 。MyoG 基因为近年来人们发现的一种与肌纤维 2. 2 MyoG基因的结构特性
数目有关的基因 。它在骨骼肌的胚胎发育 、骨骼肌的成熟 、损
荷兰 Soumillion A 等 1997 年根据人类和小鼠 MyoG 基因序
它与 鼠 的 MyoG 有 89. 7 %的 序 列 同 源 性[11] 。Mendez EA 等 1997 年也根据猪 MyoG基因序列设计引物 ,用限制酶 Nla Ⅳ酶 切扩增产物 ,得到长度分别为 520bp 和 480bp 的多态性 DNA 片 段 ,并由此来确定猪个体的基因型 ,把 520bp 的 DNA 片段定义 为等位基因 A ,把 480bp 的 DNA 的片段定义为等位基因 B ,对
摘要 :对肌细胞生成素 (myogenin ,MyoG) 的作用机制及其基因的定位 、结构 、遗传变异及其与经济性状的关系等进行了综述 。
关键词 :Myogenin 基因 ;基因定位 ;遗传变异 ; 经济性状 中图分类号 :Q343 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 311X(2005) 01 - 0090 - 02
Key words :myogenin gene ;gene maping ;genetic variation ;economic traits
Naidu PS 等 1995 年指出 ,碱性螺旋 - 环 - 螺旋 (bHLH : ba2 基因定位于 9 号染色体上[6] 。美国依阿华州立大学 Ernst CW
Abstract : In this paper ,the action mechanism of myogenin are described ,as well gene maping ,gene structure and genetic variation of myogenin
gene are summarized ,and the relationships of myogenin gene with economic traits are briefly introduced.
收稿日期 :2004 - 07 - 29 ;修回日期 :2004 - 11 - 11 基金项目 :山东省教育厅基金资助项目 (“鲁西黄牛肉质性状的分子数 量遗传学机理与基础应用”,J04C11) 作者简介 :周国利 (1975 - ) ,男 ,内蒙古赤锋市人 ,硕士 ,讲师 ,研究方 向 :分子数量遗传学 ,发表论文 10 篇 。
CANNTG序列 ( E 盒子) 结合产生反式激活功能 ,促进骨骼肌发 育及肌特异性基因 ,如肌肉肌酸激酸 (MCK) 、乙酰胆碱受体 (AChR ) 基因表达 ,从而促进肌细胞的发生 (Piette J , et al. 1990 ;
Jia HT , et al . 1992) [4 ,5] 。
2 MyoG基因的定位与结构分析
充分利用 Myogenin 基因的生物学功能提供了一定的理论根 序列 ,结 果 表 明 , 启 动 子 序 列 长 571bp , 3′非 翻 译 序 列 长 为
据。
856bp ,在 3397bp 和 3402bp 处有 1 个聚腺苷酸信号序列 (AATA2
1 生长调节因子 MyoG 及其家族成员的一般作用机
Tepas MFW 等 1996 年根据猪 MyoG基因序列设计引物 ,建 立了 MspI - PCR - RFLP 法检测 MyoG 基因的遗传变异 ,发现 MyoG基因有 3 个变异位点 :一个为梅山猪所特有 ,一个为荷兰 长白猪和杜洛克猪所特有 ,另一个为所有研究的猪种共有的 变异位点 ,初步研究表明这些变异位点与猪初生重 、肌纤维数
个内含子的碱基长度分别为 785bp 和 639bp ,均比小鼠 (513bp
因此 ,本文从 Myogenin 基因的分子生物学特性及其与经 和 526bp) 和人类 (131bp 和 125bp) MyoG 基因的相应区域长 。
济性状的关系进行阐述 ,并给合国内的研究进了作了分析 ,为 以 MyoG阳性噬菌体克隆测出 MyoG基因启动子和 3′端非编码
个梅山猪特异性 Msp Ⅰ酶切位点位于启动子内[9] 。Ernst CW 等 1993 年首先采用 RFLP 法分析了猪 MyoG 基因的遗传变异 , 用限制性内切核酸酶 MspI 酶切猪基因组 DNA ,发现碱基长度 为 4. 9kb 和 4. 2kb 的 DNA 片段为多态性片段 ,在 4 个二代家系 和三代家系中进行遗传实验 ,发现含 4. 9kb 和 4. 2kb 片段的 MyoG等位基因分离符合孟德尔分离定律 。对来自 8 个品种且 无亲缘关系的 83 头猪的 MyoG 等位基因的频率进行检测 ,发 现含 4. 9kb DNA 片段的 MyoG等位基因出现频率为 0. 42 ,含 4.
第 15 卷第 1 2005 年 2 月
期
:90
生 物 技 术 BIOTECHNOLOGY
Vol115
,No11 :90 Feb12005
Myogenin 基因的分子生物学综述 周国利 ,朱奇 ,吴玉厚 ,郭彦 (聊城大学生命科学学院 ,山东 聊城 252059)
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第 15 卷第 1 2005 年 2 月
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生 物 技 术 BIOTECHNOLOGY
概率为 100 % ,而梅山猪为 30 % ;基因 A 以纯合子形式出现在
梅山猪的概率为 50 % ,远远高于其他猪种 [12] 。Zuzanna Nowak
等[13] 2003 年通过 PCR - SSCP 的方法对猪 MyoG 基因的 exon1 、 exon2 和 exon3 外显子进行多态性分析表明 :exon1 具有较低的 多态性 ,exon2 没有多态性 ,而 exon3 具有高度多态性 。 3. 2 MyoG基因与猪经济性状的关系
子 ,分别称为 MoyD、生肌素 (myogenin ,MyoG) 、Myf5 和 MRF4 ,这 体细胞杂交进行分析 ,将猪 MyoG基因精确定位于 9 号染色体
些蛋白质代表控制骨骼肌生成很多方面的关键调节因子 [1] 。 的 q2. 1 - q2. 6 区[7] 。Beever J E 等 1997 年 通 过 连 锁 分 析 将
3 MyoG基因的遗传变异及其与经济性状的关系
3. 1 MyoG基因的遗传变异 Soumillion A 等 1997 年用 Southern 印迹法对 7 个品种 (梅
山 、皮特兰 、杜洛克 、野猪 、约克夏 、荷兰长白 、汉普夏) 共 105 头 无血缘关系猪的分析表明 :猪 MyoG 基因座存在 3 个 Msp Ⅰ酶 切多态位点 ,一个位于基因的 3′端 ,一个位于内含子 2 内 ,一
伤后的修复以及骨骼肌失神经萎缩的病理过程中均起到了极 列设计引物 ,通过 PCR 扩增猪基因组 DNA ,获得两个长度分别
为重要的作用 。一些神经生长因子如 IGF 亦是通过该因子的 为 2081bp 和 442bp 的扩增片段 。将扩增片段克隆到 pUC18 并
中介作用而发挥其促进骨骼肌损伤的修复作用 。Hasty P 等 测序 ,发现它与人类和小鼠 MyoG基因一样 ,猪 MyoG基因也包
快且增强的幅度最高 ,MyoG 基因是 MyoD 基因家族中唯一在 和小鼠的 MyoG氨基酸序列的同源性分别为 97 %和 96 % ,且三
所有骨骼肌细胞系中均可表达的基因[3] 。近些年来 ,欧美一 者在 bHLH 结构域的氨基酸序列完全相同 。猪 MyoG基因的两
些国家加强了对 MyoG基因及其产物的研究 。
意义 ,其中生肌素的作用尤为突出 ,是肌细胞终末分化的关键 因素 。生肌调节因子 (MRFS) 是一族核磷酸蛋白 ,在结构上表 现出一些共性 :如均一碱性氨基酸富含区及紧邻后的螺旋 环 - 螺旋结构 ,故属 bHLH 家庭成员 。碱性区与特异的 DNA 识别及结合有关 ,并司转录激活作用 ; HLH 区则负责与广泛表 达的 E2A 基因产物 E12 、E47 等形成异源二聚体 。这个二聚体 与存在 于 多 种 肌 肉 特 异 性 基 因 上 游 的 启 动 子 和 增 强 子 的
1993 年的鼠 MyoG蛋白剔除试验结果表明 ,该蛋白在肌细胞分 括 3 个外显子 ,外显子 1 编码 bHLH 结构域 ,外显子 2 编码一
化过程中起着中心调节作用[2] 。Neville CM 等 1992 年在去神 个由 27 个氨基酸组成的转录激活结构域 ,外显子 3 编码 4 种
经造成的骨骼肌 4 种 MRFs 基因转录增强效果试验中 ,反应最 MyoD 蛋白共有的 C 端保守序列 。猪 MyoG 氨基酸序列与人类
向阶段已有 bHLH 结构的生肌调节因子的表达 ,并指导定向 , 基因序列与人类和小鼠 MyoG基因的序列进行比较 ,发现它们
直到分化阶段 ,一旦生肌调节因子水平降低或撤出 ,成肌细胞 有 96 %的同源性[9] 。
的分裂 、增殖即停止 。因此生肌调节因子 (MRFs) MyoD 家族 对脊椎动物肌细胞的分化和骨骼肌系统的发育成熟具有重要
sic helix - loop - helix) 肌肉调节因子 (myogenic regulatory factors , 等 1998 年根据猪 cDNA 序列 ( GenBank 登录号 U14331) 设计寡
MRFs) MyoD 基因家族编码 4 种明显不同的肌肉特异性转录因 聚核苷酸引物扩增猪 MyoG 基因 1644bp 片段 ,并对 27 个猪Π鼠
2. 1 MyoG基因的定位
2kb 片段的 MyoG 等位基因的出现频率为 0. 58[10] 。Briley GP
wk.baidu.com
Tepas MFW 等 1996 年利用猪Π鼠体细胞杂交法将猪 MyoG 等 1995 年使用从哺乳动物 MyoG 序列中设计的 PCR 引物 ,从
猪基因组 DNA 中扩增出 215bp 的 PCR 产物并测序 。结果表明
制
肌肉的多少决定于肌纤维的数量和大小 ,以及每个肌肉
的细胞数量 。肌纤维源自单核的成肌细胞 ,成肌细胞发育为
肌纤维 。胚胎发育早期的生肌过程为 :多能胚胎干细胞 →中
定向
分化 融合
胚层细胞 成肌细胞 肌管 肌细胞 (肌纤维) 。在定
AA) 。对转录因子共有的结合序列进行分析表明 ,它含有 3 个 E 框 ( CANNTG) 结合序列 ,分别位于 508～513bp ( E3) 、201～ 215bp ( E2) 和 22～27bp ( E1) 处 。在转录因子起始位点的 70bp 内有一个肌细胞增强因子 2 (MEF - 2) 位点 (454～464bp) ,一个 核苷酸结合位点 1 (NF - 1) (469～481bp) 和一个 TATA 序列框 (494～498bp) ;在终止子 TGA 下游的 5kb 处有一被 CCC 所间断 的 CA 重复序列 。从转录起始位点上游 160bp 处起将猪 MyoG